张国强　李杰

摘 要：我国是一个多山国家，山地丘陵加起来占全国陆地面积的43.2%。近年来我国陆续新建了中石油忠县--武汉天然气管道工程、中缅油气管道工程;中石化川气东送管道工程等大口径、长距离天然气管道工程，这些管道工程大多经过山区丘陵地区。本文以数学模型为基础，介绍了业带扫线土石方工程量简易算法，为施工作业提供了一定的理论指导。

关键词：山区丘陵、天然气管道、作业带扫线、土石方、工程量算法

引言：

按照管道走向是否垂直等高线敷设山区将丘陵地段分为纵坡和横坡。纵坡是指管道走向垂直等高线敷设，横坡是指管道走向顺等高线敷设。也就是管道走向顺着地形图上示坡线敷设为纵坡，管道走向垂直地形图上示坡线敷设为横坡。

基本原理：采用高挖低填方式，本着减少施工工程量与征地面积的原则，我们选取作业带上一个横断面，设定土方开挖工程量=土方回填工程量时，作业带扫线土石方工程量最小，工效最高，成本最优。

1、纵坡计算模型：

附图-1：根据上述原理，S1+S2+T=F1+F2，h1=h2=H。图示字母意义：S1+S2--作业带扫线削方工程量;T--管沟土石方开挖工程量;F1+F2--土石方回填工程量;a--左侧作业带外缘到作业带挖填临界线的距离;b--右侧作业带外缘到作业带挖填临界线的距离;H--作业带扫线最高点至作业带平整后的距离;B--作业带宽度;α--坡度;β--坡度;Ln--第n段某一坡度作业带长度。B已知，根据设计图纸或由施工方案确定;坡度α和β、H由仪器实测。

由于管沟土方工程量比较小，我们在实际计算时忽略管沟土石方工程量，按照土方开挖工程量=土方回填工程量这一基本原理可以得出，VS1=VF1、VS2=VF2;由此可以推导出△S1≌△F1、△S2≌△F2。VS1=VF1=×a×h2×Ln=×（×H×cotα）×（×H）×Ln=×H2×cotα×Ln;VS2=VF2=×H2×cotβ×Ln;那么第n段作业带扫线土石方工程量=VS1+VS2=×H2×cotα×Ln+×H2×cotβ×Ln=×H2×Ln×（cotα+cotβ）;以此类推将坡度相同的纵坡段α和β、H由仪器测量出来列表，即可计算出整个线路中纵坡作业带扫线土石方工程量。附图-2为纵坡扫线后理论模型。

作业带位于纵坡（梯田或台地）上的可采用单斗挖掘机和推土机进行挖填方、 降坡、碾压，人工配合修整;对于石质山坡地，可采用爆破后机械配合人工就地挖填方降坡的方式作业带扫线。

2、横坡理论计算模型：

附图-3：S+T=F，h1=h2=H。图示字母意义：S--作业带扫线削方工程量;T--管沟土石方开挖工程量;F--土石方回填工程量;a--左侧作业带外缘到作业带挖填临界线的距离;b--右侧作业带外缘到作业带挖填临界线的距离;H--作业带扫线最高点至作业带平整后的距离;B--作业带宽度;α--坡度;Ln--第n段某一坡度作业带长度。B已知，据设计图纸或由施工方案确定;坡度α和β、H由仪器实测。

同理我们在忽略管沟土石方工程量情况下，按照土方开挖工程量=土方回填工程量这一基本原理可以得出，VS=VF;由此可以推导出△S≌△F。VS=VF=×a×h2×Ln=×（×H×cotα）×（×H）×Ln=×H2×cotα×Ln;那么第n段作业带扫线土石方工程量VS=×H2×cotα×Ln;以此类推将坡度相同的横坡段α和H由仪器测量出来列表，即可计算出整个线路中横坡作业带扫线土石方工程量。附图-4为横坡扫线后理论模型。

管道沿横坡敷设时，由于横坡容易造成滚管以及施工设备损坏，为保证设备及施工作业人员的安全，施工作业带坡度一般不宜大于8°，因此在进行作业带扫线时，其目标就是将横向坡度降至8°以下。针对现场具体情况， 需采取如下措施：在地勢较为平缓的山间台地或者坡度小于10°的平缓地段， 应尽量利用施工作业带， 以减少施工工程量与征地面积;坡度为10°～20° 时，可直接在斜坡上挖填土修建;坡度为20°～30° 时，需在作业带填方坡脚处修建挡土墙护坡，在地表松软或易滑坡的地段打桩加固并用毛石砌筑，以保证施工作业带安全可靠。

3、结束语

根据笔者在陕西天然气股份有限公司商洛--商南天然气管道工程中的实践，山区丘陵地区天然气管道工程作业带扫线土石方工程量简易算法，能够简便快速的计算出作业带扫线土石方工程量，保证了工程的顺利实施，可为今后同类山区丘陵地区天然气管道工程施工提供借鉴。

参考文献

[1]宋龙进，彭建国，耿劲松.山区管道施工通道修筑及管沟开挖技术[J].石油工程建设，2012（5）